抗风倾覆稳定性计算

储罐抗风稳定计算及锚固设计一、抗风稳定计算1.1.1 在风载荷作用下，储罐不应发生倾倒或滑移，局部提离应在储罐设计限定范围内。

设计荷载应按本规范附录F 确定。

1.1.2 自锚固自支撑式固定顶储罐的倾倒稳定性校核(图11.1.2)应满足下列公式的要求：DLR DL pi w M M M M +<+5.1/6.0 （11.1.2-1）()/2w P pi DL F DLR M F M M M M +<++ （11.1.2-2）DLR DL pi w M M M F M P +<+5.1/s （11.1.2-3）式中：w M—— 水平和垂直风压对罐壁罐底接合点的倾倒力矩(N.m)； pi M —— 设计内压对罐壁罐底接合点的倾倒力矩(N.m)；DL M —— 罐壁重量和罐顶支撑件重量（不包括罐顶板）对罐壁罐底接合点的反倾倒力矩(N.m)；DLR M —— 罐顶板及其上附件重量对罐壁罐底接合点的反倾倒力矩(N.m)； F M—— 储液重量对罐壁罐底接合点的反倾倒力矩(N.m)； ws M —— 水平风压对罐壁罐底接合点的倾倒力矩(N.m)；P F —— 设计内压组合系数。

图11.1.2 自锚固罐倾覆校核示意图a -罐壁水平风荷载；b -风压举升荷载；c -内压举升荷载；d -固定荷载；e -有效储液重量荷载；f -罐壁罐底接合点（力矩平衡点）1.1.3 自锚固柱支撑锥顶储罐倾倒稳定性校核应满足下式的要求：DLR DL pi w M M M F M P +<+5.1/s （11.1.3）式中：ws M—— 水平风压对罐壁罐底接合点的倾倒力矩(N.m)； pi M —— 设计内压对罐壁罐底接合点的倾倒力矩(N.m)；DL M —— 罐壁重量和罐顶支撑件重量（不包括罐顶板）对罐壁罐底接合点的反倾倒力矩(N.m)；DLR M —— 罐顶板及其上附件重量对罐壁罐底接合点的反倾倒力矩(N.m)；P F —— 设计内压组合系数。

抗滑稳定和抗倾覆稳定验算
抗滑稳定验算公式：
Ks=抗滑力/滑动力=（W+Pay）μ/Pa x≥1.3
Ks---抗滑稳定安全系数
Pax---主动土压力的水平分力，KN/m；
Pay---主动土压力的竖向分力，KN/m；
μ---基地摩擦系数，有试验测定或参考下表
土的类别摩擦系数μ
可塑 0.25～0.30
粘性土硬塑 0.30～0.35
坚塑 0.35～0.45
粉土 Sr≤0.5 0.30～0.40
中砂、粗砂、砾砂 0.40～0.50
碎石土 0.40～0.60
软质岩石 0.40～0.60
表面粗糙的硬质岩石 0.65～0.75
对于易风化的软质岩石，Ip＞22的粘性土，μ值应通过试验确定。

抗倾覆稳定验算公式
Kt=抗倾覆力矩/倾覆力矩=(W*a+Pay*b)/Pax*h≥1.5
Kt---抗倾覆稳定安全系数；
a、b、h---分别为W、Pax、Pay对O点的力臂，单位m.
简单土坡稳定计算
1、无粘性土简单土坡
稳定安全系数
K=抗滑力/滑动力=tgф/tgθ
ф—为内摩擦角；θ—土坡坡角。

说明无粘性土简单土坡稳定安全系数K，只与内摩擦角ф和土坡坡角θ有关，与坡高H无关。

同一种土，坡高H大时，坡度允许值要小，即坡度平缓，坡度允许值中已包含安全系数在内。

2、粘性土简单土坡
粘性土简单土坡较复杂，其稳定坡角θ，是粘性土的性质指标c、γ、ф与土坡高度H的函数，通常根据计算结果制成图表，便于应用。

通常以土坡坡角θ为横坐标，以稳定数N=c/(γ*H)为纵坐标，并以常用内摩擦角ф值系列曲线，组合成粘性土简单土坡计算图。

目录计算依据：................................................................................................................................................ - 1 -1、工程概况.............................................................................................................................................. - 1 -2、2.5m围挡设计计算书......................................................................................................................... - 1 -2.1荷载计算..................................................................................................................................... - 2 -2.2建立模型..................................................................................................................................... - 3 -2.3稳定性计算................................................................................................................................. - 3 -2.3.1立柱抗弯压强度计算..................................................................................................... - 4 -2.3.2立柱抗剪强度计算......................................................................................................... - 4 -2.3.3嵌固端抵抗弯矩计算..................................................................................................... - 4 -3、6m围挡设计计算书............................................................................................................................. - 4 -3.1荷载计算..................................................................................................................................... - 5 -3.2建立模型..................................................................................................................................... - 6 -3.3稳定性计算................................................................................................................................. - 7 -3.3.1A114×3钢管受力验算 .................................................................................................. - 7 -3.3.2角钢强度计算................................................................................................................. - 8 -3.3.3基础抗倾覆计算............................................................................................................. - 8 -3.3.3焊缝验算....................................................................................................................... - 10 -3.3.4基础验算....................................................................................................................... - 10 -4、8m围挡设计计算书........................................................................................................................... - 13 -4.1荷载计算................................................................................................................................... - 13 -4.2建立模型................................................................................................................................... - 14 -4.3稳定性计算............................................................................................................................... - 16 -4.3.1A114×3钢管强度验算 ................................................................................................ - 16 -4.3.2A48×3钢管验算 .......................................................................................................... - 17 -4.3.3L40×3角钢验算........................................................................................................... - 17 -4.3.4焊缝验算....................................................................................................................... - 18 -4.3.5基础抗倾翻验算........................................................................................................... - 20 -4.3.6基础验算....................................................................................................................... - 21 -5、12m围挡设计计算书......................................................................................................................... - 23 -5.1荷载计算................................................................................................................................... - 24 -5.2建立模型................................................................................................................................... - 25 -5.3稳定性计算............................................................................................................................... - 26 -5.3.1A114×3钢管验算 ........................................................................................................ - 26 -5.3.2A80×3钢管验算 .......................................................................................................... - 27 -5.3.3L63×5角钢验算........................................................................................................... - 27 -5.3.4焊缝计算....................................................................................................................... - 28 -5.3.5基础抗倾翻计算........................................................................................................... - 30 -5.3.6基础计算....................................................................................................................... - 31 -围挡稳定性计算书计算依据：（1）建筑结构设计统一标准 GB20068-2011（2）建筑结构荷载规范 GB50009-2012（3）建筑抗震设计规范 GB50011-2010（4）钢结构设计规范 GB50017-2017（5）冷弯薄壁型钢结构设计规范 GB50018-2002（6）钢结构工程施工质量验收规范 GB50205-2001（7）建筑钢结构焊接与验收规程 JGJ81-2002（8）混凝土结构设计规范 GB50010-2010（9）建筑地基基础设计规范 GB50007-2011（10）户外广告设施钢结构技术规程CECS148：20031、工程概况本工程为浙江省台州市玉环市，地处中国东南，距离东海海岸线直线最近距离为25km，查荷载规范知玉环市10年和50年遇基本风压分别为0.7kN/㎡、1.2kN/㎡，故本工程取1.0kN/㎡。

带悬臂的龙门起重机，除验算沿大车运行 方向空载起、制动时的稳定性，还须验算垂直 于轨道方向的稳定性，由于集装箱的迎风面积 不大，运行速度较低，故满载时的稳定性可不 计算。

4. 1.空载起重机沿轨道方向起、制动 时的载重稳定性安全系数验算疋 一0.5（G 桥+ G 小）B 1 P f hl + P 桥 I" + P 小山式中G 桥 ---- 桥架重量G 桥=% G 挣总+ G 刚槌+ （3柔腿+ （3马鞍+ G 台车+ G 下橫梁）G 挣总=G 梁 + G 饥 + G 栏杆 + G 电=72+3. 2+6+4. 2=85. 4tG 梁-主梁的自重G 梁二72t G 刚腿 •—刚性支腿的自重G 刚腿二16t G 柔腿 -柔性支腿的自重G 柔腿-10tG 轨- -一根主梁上的小车轨道自重6^=3. 21 G 栏杆 —一根主梁一侧的平台栏杆的自重G 栏杆二6tG 电-位于平台上的电气设备的重量6电二4.21G 马鞍 •一马鞍自重G 马萨8tG 台车 —大车运行台车总自重G 台车二32tG 下横梁下横梁自重 G 下橫梁-12tG 桥二2x (85.4+16+10+8+32+12) =326. 8t第四章 起重机整机稳定性计 算>1.4P f一一作用在桥架和小车上的工作状态最大风力。

计算风力时，前面一排的主梁，马鞍、支腿、下横梁及大车轮组遮挡后面一排主梁、马鞍、支腿、下横梁及大车轮组。

故后面一排受风面积应减小，减小程度用折算系数〃表示。

风力计算公式分别为：PfiM = LCK h q n FP f^ = ZCK h q n/7F P^^XCK^nF Pf •后=SCK h q ir/7F 式中p，一一作用在桥架与小车上的非工作状态的最大风力； C 风力系数c=l. 6K h一一风压高度变化系数K h=l计算非工作风压时，K h=l. 13 q n一一第II类载荷的风压值q n =250Pa q m一一第II【类载荷的风压值q m=250Pa n-一折算系数，根据b/h值查＜起重机金属结构〉hl一一桥架与小车挡风面积形心高度工作状态最大风力P f及非工作状态最大风力P' f和其相应的迎风面和形心至大车运行轨顶的高度h,计算如表：下横梁12.8 3.6 0. 48 1. 80 1. 73 6.48 小车 16 21 0. 64 2. 31 13. 44 48.51 司机室 1 17 0. 16 0. 58 2. 72 9.86 大车车轮组20. 50. 080. 290. 040. 145求各部件迎风面积及形心至大车运行轨顶的高度时，分别参照符图从表1-1的值 如下：LP f h 1 = 105. 84+7. 61+11. 12+2. 50+1. 73+13. 44+2. 72+0. 04=145t/m ZP f h ；=382. 60+27. 45+40+8. 92+6. 48+48. 51+9. 86+0. 145=523. 965t/m P 桥一一起重机运行起、制动时引起桥架水平惯性力式中t 制一一起重机制动时间，t 制二7秒 在计算稳定性时，取紧急制动时间，t ih =3. 5秒h3一一桥架重心高度由于G 桥=2(务总+ G 刚腿+ G 柔腿4- G 马鞍+ G 台车+ G 下横梁)故P 桥xh3值列表中名称重量G (t)重心高 度 h3 (m)惯性力P 桥(t) 力矩P 桥xh3(t/m) 2G 静总 170.8 21 4. 15 87. 15 2G 刚 32 15 0. 78 11.7 2G 柔 20 16 0. 19 7. 84 2G 马鞍 16 23 0. 39 8. 97 2G 台车 64 1.6 1. 56 2.5 2G 下横梁243.60. 582. 09P xl“ P xhs =87. 15+11. 7+7. 84 +8. 97+2. 5+2. 09=120. 25t/mP 小一一起重机运行启动，制动时引起的小车水平惯性力=0.0243G 侨9.81 60x3.5卩厂趕“。

2 2 五、施工计算1、抗倾覆稳定性验算本工程基坑最深11.0米左右，此处的土为粘性土，可以采用“等值梁法”进行强度验算。

首先进行最小入土深度的确定：首先确定土压力强度等于零的点离挖土面的距离y ，因为在此处的被动土压力等于墙后的主动土压力即： PbK p K a 式中： P b 」土面处挡土结构的主动土压力强度值，按郎肯土压力理论进行计算即 P b 1H 2K a 2cH . K a 2——的重力密度此处取18KN/m K p ---------------- 修正过后的被动土压力系数（挡土结构变形后，挡土结构后的 土破坏棱柱体向下移动，使挡土结构对土产生向上的摩擦力， 从而使挡土结构后 的被动土压力有所减小，因此在计算中考虑支撑结构与土的摩擦作用，将支撑结构的被动土压力乘以修正系数，此处© =28°则K=1.78经计算y=1.5mK p K tg 2 454.93 K a ---------------- 主动土压力系数K a tg 2 45 0.361K p y K a H yP bK a y挡土结构的最小入土深度t o ：t o y xx 可以根据P o 和墙前被动土压力对挡土结构底端的力矩相等来进行计算t o y] _6p ^^2.9m'K p K a 挡土结构下端的实际埋深应位于x 之下，所以挡土结构的实际埋深应为 t K 2 t 0 3.5m （ k 2 经验系数此处取1.2）经计算：根据抗倾覆稳定的验算，36号工字钢需入土深度为3.5米，实际入土 深度为3.7米，故：能满足滑动稳定性的要求2、支撑结构内力验算主动土压力：P a - H 2K a 2cH . K a1被动土压力：P p - H 2K p 2cK p最后一部支撑支在距管顶0.5m 的地方，36b 工字钢所承受的最大剪应力经过计算可知此支撑结构是安全的 3、管涌验算：基坑开挖后，基坑周围打大口井两眼，在进出洞口的位置，可降低I I I经计算kh ———1.25因此此处不会发生管涌现象4、顶力的计算max Q maxS zmax Q maxI x d Szmax *^— 30.3cm, d=12mm 经计算 max max 26.6MP a36b 工字钢所承受的最大正应力max 78.9MP a工程采取注浆减阻的方式来降低顶力。

拌合站水泥仓缆风绳验算
水泥仓高21m ，外径3.0m ，支腿长8.5m 。

空罐自重10t ，满罐重210t ，基础为钢筋砼自重25t 。

水泥仓采用重力式锚垫：
1、倾覆稳定性验算：K M =M 稳/M 倾≥1.4
Wx =1.835（KN/m 2）
M 倾=12.5×3×1.835×(8.5+12.5/2)
=1015KN.m
最不利的空罐情况下自身稳定力矩为：
（100+300）×2=800(KM.m)
远远小于风荷载所产生的倾覆力矩。

需加设缆风绳加固。

2、缆风绳所产生的稳定力矩应为：
M 稳≥1.4 M 倾=1.4×（1015-800）=301(KM.m)
缆风绳需产生的最小水平力为：
T 水=301/（12.5+8.5）=14.33KN ≈14.5（KN ）
因缆风绳与地面夹角为45度，同时产生的垂直力为：T
垂=T 水≥
14.5KN 缆风绳产生的最小拉力为：T= T 水×√2=58×1.414=20.5（KN ）
3、因采用重力式锚垫，锚垫的重量不得小于缆风绳产生的上拔力即20.5KN ，考虑一定的安全系数，取锚垫的重量取1.3倍上拔力，即：
1.3×20.5=26.7（KN ），采用砼锚垫，砼体积为：26.7/25=1.11m 3。

取为1.2m 3。

每个罐采用1根直径12.5mm 的普通钢丝绳（许用拉力为2.288t ）作为缆风绳，砼锚垫的砼方量不少于1.2m 3，锚垫采用地面挖坑，埋于地面下，用砼一次性浇筑完成。

抗风倾覆稳定性计算书（幕墙和⼴告牌⽴柱、地脚螺栓、地基等抗倾覆稳定性计算⼤全）抗风倾覆稳定性计算书案例⼀：⼴告牌计算书SAP2000案例⼆：⼴告牌计算书PKPM-STS案例三：单柱或多柱⼴告塔主要结构造型计算附件⼀：螺栓强度核算表附件⼆：基础抗风稳定性简易计算附件三：⼴告牌地脚螺栓强度简易核算⼴告牌计算书SAP2000⼀、⼯程概况本⼯程为⼀⼴告牌，该⼴告牌为⽴体桁架组成的结构体系，桁架采⽤⾓钢连接。

⼆、设计所依据的规范1、户外⼴告设施钢结构技术规程(CECS148-2003)2、建筑结构荷载规范（GB50009-2001）3、钢结构设计规范（GB50017-2003）4、钢结构⾼强度螺栓连接的设计、施⼯及验收规程（JGJ82-91）三、荷载情况1、恒载：结构⾃重程序⾃动计⼊2、活载：0.35kN/m23、基本雪压：0.3kN/m24、基本风压:Wo=0.35kN/m，地⾯粗糙度:C类。

5、抗震设防烈度:8度，设计基本地震加速度:0.20g，设计地震分组:第三组6、⽔平地震影响系数最⼤值:0.167、建筑物场地类别:Ⅱ类，特征周期值:0.35s，结构阻尼⽐:0.058、抗震等级:三级。

四、总体结构布置形式1、喷绘图案⼴告位⾼度h＝4.68m2、⼴告牌⾼H=5m3、⼴告牌全长L=30m五、风荷载计算1、基本风压ω0＝0.35KN/m22、标准风压ω＝β×K×Kz×ω0＝0.77KN/m2其中：风振系数β=2.3；体型系数K=1.3；风压⾼度变化系数Kz=0.74六、计算过程1、SAP2000整体模型：2、SAP2000计算喷绘⼴告位每个柱脚迎风⾯⼀根（即轴2处，其他轴线处均等于或⼩于该轴线）⽅钢管最⼤弯矩、剪⼒、挠度：由分析可得：最⼤剪⼒为32.362KN；最⼤弯矩为M J=14.9655KN·M；最⼤挠度为7.86mm由于喷绘⼴告位每个柱脚背风⾯⽅钢管弯矩、剪⼒、挠度均⼩于每个柱脚迎风⾯⽅钢管弯矩、剪⼒、挠度，所以此处不再⽰明。

目录计算依据：................................................................................................................................................ - 1 -1、工程概况.............................................................................................................................................. - 1 -2、2.5m围挡设计计算书......................................................................................................................... - 1 -2.1荷载计算..................................................................................................................................... - 2 -2.2建立模型..................................................................................................................................... - 3 -2.3稳定性计算................................................................................................................................. - 3 -2.3.1立柱抗弯压强度计算..................................................................................................... - 4 -2.3.2立柱抗剪强度计算......................................................................................................... - 4 -2.3.3嵌固端抵抗弯矩计算..................................................................................................... - 4 -3、6m围挡设计计算书............................................................................................................................. - 4 -3.1荷载计算..................................................................................................................................... - 5 -3.2建立模型..................................................................................................................................... - 6 -3.3稳定性计算................................................................................................................................. - 7 -3.3.1A114×3钢管受力验算 .................................................................................................. - 7 -3.3.2角钢强度计算................................................................................................................. - 8 -3.3.3基础抗倾覆计算............................................................................................................. - 8 -3.3.3焊缝验算....................................................................................................................... - 10 -3.3.4基础验算....................................................................................................................... - 10 -4、8m围挡设计计算书........................................................................................................................... - 13 -4.1荷载计算................................................................................................................................... - 13 -4.2建立模型................................................................................................................................... - 14 -4.3稳定性计算............................................................................................................................... - 16 -4.3.1A114×3钢管强度验算 ................................................................................................ - 16 -4.3.2A48×3钢管验算 .......................................................................................................... - 17 -4.3.3L40×3角钢验算........................................................................................................... - 17 -4.3.4焊缝验算....................................................................................................................... - 18 -4.3.5基础抗倾翻验算........................................................................................................... - 20 -4.3.6基础验算....................................................................................................................... - 21 -5、12m围挡设计计算书......................................................................................................................... - 23 -5.1荷载计算................................................................................................................................... - 24 -5.2建立模型................................................................................................................................... - 25 -5.3稳定性计算............................................................................................................................... - 26 -5.3.1A114×3钢管验算 ........................................................................................................ - 26 -5.3.2A80×3钢管验算 .......................................................................................................... - 27 -5.3.3L63×5角钢验算........................................................................................................... - 27 -5.3.4焊缝计算....................................................................................................................... - 28 -5.3.5基础抗倾翻计算........................................................................................................... - 30 -5.3.6基础计算....................................................................................................................... - 31 -围挡稳定性计算书计算依据：（1）建筑结构设计统一标准 GB20068-2011（2）建筑结构荷载规范 GB50009-2012（3）建筑抗震设计规范 GB50011-2010（4）钢结构设计规范 GB50017-2017（5）冷弯薄壁型钢结构设计规范 GB50018-2002（6）钢结构工程施工质量验收规范 GB50205-2001（7）建筑钢结构焊接与验收规程 JGJ81-2002（8）混凝土结构设计规范 GB50010-2010（9）建筑地基基础设计规范 GB50007-2011（10）户外广告设施钢结构技术规程CECS148：20031、工程概况本工程为浙江省台州市玉环市，地处中国东南，距离东海海岸线直线最近距离为25km，查荷载规范知玉环市10年和50年遇基本风压分别为0.7kN/㎡、1.2kN/㎡，故本工程取1.0kN/㎡。

结构抗倾覆验算及稳定系数计算【摘要】结构的整体倾覆验算直接关系到结构的整体安全，是结构设计中一个重要的整体指标，本文就结构抗倾覆验算、抗倾覆稳定系数以及工程中应注意的事项进行阐述。

【关键词】整体倾覆验算；抗倾覆稳定系数一、当高层、超高层建筑高宽比较大，水平风、地震作用较大，地基刚度较弱时，结构整体倾覆验算很重要，它直接关系到结构安全度的控制。

2009年6月27日发生在上海闵行区的13层在建楼房整体倒塌事件就是一个典型的事故案例。

《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3-2010（以下简称《高规》），《建筑抗震设计规范》GB50011-2010（以下简称《抗规》），《建筑地基基础设计规范》GB50007-2011（以下简称《地基规范》），《高层建筑筏形与箱形基础技术规范》JGJ6-2011（以下简称《箱基规范》）均对抗倾覆验算有规定。

对单幢建筑物，在均匀地基的条件下，基础底面的压力和基础的整体倾斜主要取决于作用的准永久组合下产生的偏心距大小。

对基底平面为矩形的筏基，在偏心荷载作用下，结构抗倾覆稳定系数KF可用下式表示：其中：MR—抗倾覆力矩值，MR = GB/2；MOV—倾覆力矩值，MOV = V0(2H2/3+H1)=Ge；图2基地反力计算示意图中，B—基础底面宽度，e—偏心距，a—合力作用点至基础底面最大压力边缘的距离。

偏心距e、a、基础底面宽度B、结构抗倾覆稳定系数KF推导关系如下：a+e=B/2 （1）3a+c=B （2）有（1）式、（2）式可推出：从式中可以看出，偏心距e直接影响着抗倾覆稳定系数KF， KF随着e/B的增大而减小，因此容易引起较大的倾斜。

典型工程的实测证实了在地基条件相同时，e/B越大，则倾斜越大。

高层建筑由于楼身质心高，荷载重，当筏形基础开始产生倾斜后，建筑物总重对基础底面形心将产生新的倾覆力矩增量，而倾覆力矩的增量又产生新的倾斜增量，倾斜可能随时间而增长，直至地基变形稳定为止。